Времена электронной спиновой релаксации в эпитаксиальных слоях InGaAs / Кузнецова М.С., Евдокимов А.Е., Петров М.Ю.

Abstract

В полупроводниках поглощение циркулярно поляризованного света приводит к образованию спин-ориентированных фотоэлектронов. За счет сильного сверхтонкого взаимодействия электронных спинов со спинами ядер кристаллической решетки, ядерная спиновая система становится поляризованной [1]. Классическим методом исследования электронно-ядерной спиновой динамики является изучение деполяризации спина электрона в поперечном магнитном поле (эффект Ханле). В этой работе мы изучаем эффект Ханле в образцах с объемными эпитаксиальными слоями InGaAs легированными Si с разной концентрацией примесей: ݊ ൌ 5 ∙ 10ଵସ для образца Т777, ݊ ൌ 10ଵହ для образца Т776 и ݊ ൌ 10ଵ଺ для образца Т769. В изучаемых образцах наблюдается высокая степень поляризации фотолюминесценции, вплоть до ߩ ൌ 15% (примерно в 3 раза больше, чем в объемных образцах GaAs:Si [2]). Измеренные кривые Ханле с непрерывным возбуждением имеют выраженную W-структуру, что указывает на сильное электрон-ядерное взаимодействие, а центральные пики этих кривых имеют рекордно узкую ширину. На Рисунке 1 представлены результаты обработки экспериментальных данных, получены времена электронной спиновой релаксации для трех исследуемых образцов. Для Т777 ߬௦ ൌ 11 ݊ݏ ,для Т776 ߬௦ ൌ 67 ݊ݏ и для Т769 ߬௦ ൌ 164 ݊ݏ .Последнее значение хорошо согласуется с временем электронной спиновой релаксации, полученным для объемного GaAs [3]. Из анализа экспериментальных данных по измерению кривых Ханле в зависимости от мощности накачки, нам удалось получить значения поля Найта для двух изучаемых образцов. Для образца Т777 ܤ ௘ൌ 2.5 ݉ܶ и для Т776 ܤ ௘ൌ 2 ݉ܶ для мощности накачки 5mW. Результаты работы позволили получить важную информацию об электронно-ядерной спиновой системе и заключить, что исследуемые образцы являются многообещающими объектами для изучения электронно-ядерных спиновых эффектов и создания магнитоупорядоченной ядерной спиновой системы.